Люминесцентная спектроскопия

Понятие люминесценции ввел Видэман, хотя полное определение дал Вавилов. Оно гласит: люминесценция — это избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью от 10^(-10)и более секунды.

Спектроскопия люминесценции заключается в излучении спектра образованных од действием энергии от внешнего или внутреннего источника возбуждённых состояний атомов, молекул, кристаллов и последовательном испускании ими квантов света — фотонов.

Явления люминесценции разнообразны по энергии возбуждения, продолжительности свечения и химическим свойствам.

По виду возбуждения различают:

Фотолюминесценцию — свечение, возникающее под действием лучей оптического диапозона частот, т.е. ультрафиолетового и видимого света.

Катодолюминесценцию — свечение, возникающее под действием электронов.

Электролюминесценцию — свечение, возникающее под действием продуктов радиактивного распада, т.е. альфа-, бета- и гамма-лучей, а также космических лучей.

Хемилюминесценцию — свечение, возникающее под действием энергии химической реакции.

Триболюминесценцию — свечение, возникающее под действием трения некоторых веществ.

По длительности различают:

флуоресценцию;

фосфоресценцию;

Флуоресценция обладает длительностью от 10^(-10)до 10^(-8) с, а фосфоресценция больше 10^(-8) си длится может до нескольких минут.

Процесс возникновения люминесценции состоит из 3 стадий:

поглощение возбуждающей энергии, которое переводит вещество в неравновесное состояние;

преобразование поглощённой энергии внутри молекул;

высвечивание избыточной энергии и возвращение в равновесное состояние;

В виде энергетической диаграммы:

Выход люминесценции зависит от четырёх факторов:

1) от длины волны возбуждающего света;

2) от концентрации;

3) от температуры;4) от наличия примеси;

Зависимость выхода люминесценции от длины волны подчиняется закону Вавилова, который гласит, что при переходе от коротких волн к длинным, выход люминесцеции увеличивается пропорционально увеличению длины волны, начиная с определённой длины волны. Выход люминесценции становится независимым от длины волны, а затем быстро уменьшается.

От концентрации вид зависимости следующий:

от10^(-5) до10^(-4) С,

То есть мы можем проводить измерение концентрации люминофора только от 10^(-10) до10^(-4).

От температуры наблюдается аналогичная зависимость, как и от концентрации. И ниспадающая ветвь называется температурным тушением. Это температурное тушение связано с тем, что при увеличении температуры увеличивается колебательная энергия молекул и возникает вероятность безизлучательных переходов. Кроме того, при повышении температуры возможны диссоциации возбуждённых частиц, которое так же идёт без излучения квантов света.

Влияние примисей на люминесценцию отрицательно, так как часть примисей сами поглощают падающую на них световую энергию и тем самым уменьшают энергию для люминафора, то есть выход люминесценции уменьшается.

В качестве аппаратуры для люминесценции используют:

1) флуориметры

2) спектрофлуориметры

Спектрофлуориметры и флуориметры используют для количественного определения витаминов, битумов, большого количества лантаноидов, бензолов, нуклеиновых кислот, пестицидов, алкалоидов и так далее. Практически все, которые обладают собственной люминесценцией.